从零开始学汽车维修，第七天，发动机之配气相位机构认...

  飞哥学车 2018-11-04 13:03:11
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配气相位就是用曲轴转角表示的进、排气门的开闭时刻和开启持续时间，通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示。

配气相位动态图解

发动机在换气过程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提高充气系数，增大发动机的输出功率。四冲程的每个工作行程，其曲轴要转180°。现代发动机转速很高，一个行程经历的时间很短。这样短时间的进气和排气过程往往会使发动机充气不足或者排气不净，从而施发动机功率下降。

四冲程发动机做功过程

因此，现在发动机都延长进、排气时间，即气门的开启和关闭时刻并不正好是活塞处于上止点和下止点的时刻，而是分别提前或延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机动力性。

单顶置凸轮轴（SOHC）

四缸发动机

简单说就是曲轴（掌管活塞位置）转两圈，凸轮轴（掌管气门位置）转一圈，理论上曲轴转到某一个位置 时候，相对的凸轮轴也必须在某一个位置，这叫配气正时，然后根据凸轮轴和曲轴 位置进行点火和喷油，这就是点火正时，总称配气相位。

配气相位图解

配气机构的组成

配气相位机构组成

配气相位机构由气门组和气门传动组两部分组成

四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2∶1。

现代轿车汽车发动机均采用顶置气门，凸轮轴上置式配气机构。其主要优点是运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，适合于高速发动机。

气门驱动形式有摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动三种类型。直接驱动式配气机构的刚度最大，驱动气门的能量损失最小。因此，在高度强化的轿车发动机上得到广泛的应用。现在的大部分轿车发动机都采用这种形式。

一般发动机每个气缸有两个气门，即一个进气门和一个排气门。现代高性能汽车发动机普遍采用每缸三、四、五个气门，其中尤以四气门发动机为数最多。

四气门发动机每缸两个进气门，两个排气门。其突出的优点是气门通过断面积大，进、排气充分，进气量增加，发动机的转矩和功率提高。其次是每缸四个气门，每个气门的头部直径较小，每个气门的质量减轻，运动惯性力减小，有利于提高发动机转速。最后，四气门发动机多采用篷形燃烧室，火花塞布置在燃烧室中央，有利于燃烧。有些车辆的配置表上写的四缸16气门，就是这个意思。

四气门发动机

很多发动机在早晨冷车启动时会发出“哒哒哒”的响声，即很多人说的“气门响”，这是因为发动机的气门间隙变大引起的，那么什么是气门间隙呢？

发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。发动机工作时，各零部件因为受热膨胀而伸长。如果气门与其传动件之间，在冷态时不预留间隙，则在热态下由于气门及其传动件膨胀伸长而顶开气门，破坏气门与气门座之间的密封，造成气缸漏气，从而使发动机功率下降，起动困难，甚至不能正常工作。为此，在装配发动机时，在气门与其传动件之间需预留适当的间隙，即气门间隙。气门间隙既不能过大，也不能过小。现在的发动机为了消除气门间隙，普遍使用了液压挺柱，气门及其传动件因温度升高而膨胀，或因磨损而缩短，都会由液力作用来自行调整或补偿。

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影响发动机性能最重要的一个因素就是发动机的配气定时，那么什么是配气定时呢？

以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气定时。

配气定时一般有如下五个角度决定：

进气提前角，

进气迟后角，

排气提前角，

排气迟后角，

气门重叠角，

当发动机配气机构结构固定以后，配气定时也固定了。但这时的配气定时只能满足发动机某一个转速区域的要求，即在在这个转速区域时发动机效率最高，动力性最好，在其他转速区域时效率及动力都不高。所以为了满足发动机全工作区域的要求，可变配气定时应运而生了。

采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。发动机转速不同，要求不同的配气定时。这是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。例如，当发动机在低速运转时，气流惯性小，若此时配气定时保持不变，则部分进气将被活塞推出气缸，使进气量减少，气缸内残余废气将会增多。当发动机在高速运转时，气流惯性大，若此时增大进气迟后角和气门重叠角，则会增加进气量和减少残余废气量，使发动机的换气过程臻于完善。总之，四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好的发动机高速性能。

可变配气定时的结构非常复杂，各大汽车厂家名称也不一样，比如本田的i-vtec，丰田的VVT-i.奥迪的AVS等等。

现在的轿车发动机配气机构有使用链条传动的，还有使用皮带传动的，这两个究竟有什么区别呢？究竟哪一个更好呢？

链传动机构用于中置式和上置式凸轮轴的传动，尤其是上置式凸轮轴的高速汽油机采用链传动机构的很多。链条一般为滚子链，工作时应保持一定的张紧度，不使其产生振动和噪声。为此在链传动机构中装有导链板并在链条的松边装置张紧器。

齿形带传动机构用于上置式凸轮轴的传动。与齿轮和链传动机构相比具有噪声小、质量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外，齿形带伸长量小，适合有精确定时要求的传动。因此，被越来越多的汽车发动机特别是轿车发动机所采用。齿形带由氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维，齿面粘覆尼龙编织物。在使用中不能使齿形带与水或机油接触，否则容易引起跳齿。为了确保传动可靠，齿形带需保持一定的张紧力，为此在齿形带传动机构中也设置由张紧轮与张紧弹簧组成的张紧器。

发动机原理动图欣赏

水平对置双缸发动机

水平对置双缸发动机

直列式发动机

直列式发动机：所有汽缸均肩并肩排成一个平面，它的缸体和曲轴结构简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛。其缺点是功率较低。

V型发动机

V型发动机：相邻汽缸以一定夹角布置，使两组汽缸形成有一个夹角的平面，从侧面看汽缸呈V字形的发动机。V型发动机的高度和长度尺寸小，在汽车上布置起来较为方便。它便于通过扩大汽缸直径来提高排量和功率并且适合于较高的汽缸数。目前国产的中高档车型中，不少采用V型6缸发动机，比如君威，帕萨特及奥迪A6等等。

水平对置式发动机

水平对置式：发动机活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动。

水平对置式发动机

水平对置使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车辆行驶更加平稳，发动机安装在整车的中心线上，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大大降低车辆在行驶中的振动，发动机转速得到很大提升，减少噪音。

水平对置式发动机

星型发动机

星型发动机是一种气缸环绕曲轴呈星型排列的一种活塞式发动机，气缸数多为奇数。

星型发动机

转子发动机

转子发动机是依靠混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力，转子发动机的膨胀压力作用在转子的侧面， 从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心，这一运动在两个分力的力作用下进行，一个是指向输出轴中心的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力。
转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

转子发动机

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